“世界上最大的”托卡马克稳定的氘氚等离子体有助于反应堆设计

JET 托卡马克(左)和 MAST 球形托卡马克装置中的等离子体(右)。

对无限清洁能源的需求促使科学家探索高效的聚变反应堆设计。现在，世界上最先进的托卡马克装置已经实现了稳定的氘氚等离子体，这将有助于确定未来准确的聚变反应堆设计。

由欧洲联合环面 (JET) 进行的新氘氚实验提供了未来聚变反应堆所期望的独特特性。这些特性包括在低等离子体旋转条件下存在高能离子。

实验还发现，一些与反应堆相关的等离子体条件可能非常有益。实验表明，带状流的强烈影响在减少湍流能量传输方面发挥着关键作用。

等离子体为未来的托卡马克反应堆提供了综合解决方案

所获得的等离子体为未来的托卡马克反应堆提供了综合解决方案。研究结果还表明，未来 DT 等离子体条件下的能量约束将得到改善。

该研究旨在为氘-氚等离子体的特性提供确凿证据。研究人员表示：“我们表明，在能量约束和稳定性方面，氘-氚等离子体具有非常好的特性。由于与氘中相同的条件相比，氘-氚中的能量

约束更好，因此获得了基线反应堆等离子体中预期的约束类型。”

对于电子来说，传输过程中的能量损失很低

具体来说，对于电子而言，传输过程中的能量损失很低，这使得温度可以达到约 1.1 亿 K。对于离子而言，根据《自然》杂志发表的研究，当观察到高能离子产生的不稳定性时，氘-氚中的核心热传输与氘相比显著降低。

研究人员声称，JET 中探索了几种等离子体配置和氘氚浓度，以涵盖未来托卡马克反应堆的多种可能配置。

为了最大限度地减少外部扭矩并进而减少环形旋转，本研究中的等离子体主要用离子回旋频率 (ICRF) 加热，以确保施加较低的外部扭矩。

ICRF加热可以将离子加速到MeV(兆电子伏特)的能量，因此，它被用作以α粒子加热为主的等离子体的替代物。

研究结果将有助于设计出更经济、更简单的托卡马克装置

研究人员称，这一发现为更经济、更简单的托卡马克设计开辟了道路，证实了利用磁约束氘氚等离子体进行核聚变是一种很有前途的清洁能源。

研究人员表示：“然而，还需要进一步研究，例如与动力排气能力的兼容性以及在更高密度和功率下的探索，才能完全确定这些等离子体作为通往托卡马克反应堆的可靠途径。”

他们坚持认为，探索当今托卡马克中的广泛等离子体条件对于评估氘氚等离子体未来的行为至关重要。

研究人员表示，这是因为，ITER和未来聚变反应堆中预期发挥作用的物理机制无法在现有的托卡马克中完全、综合地再现，因此必须进行专门研究。

JET 的设计目的是研究在接近发电厂所需条件下的核聚变。据称，它是唯一可以使用氘氚燃料混合物进行操作的实验，该燃料混合物将用于商业核聚变发电。

JET由卡勒姆聚变能源中心运营，是世界上最大、最先进的托卡马克，其中的等离子体比太阳系中的任何地方都要热。